碳循环在环境中的作用
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作者: 王智堃
摘 要：人们可能都喜欢钻石，也都曾使用过铅笔来写字。但我们可能很难相信那种坚固无比的钻石，或者是那漆黑的铅棒与所有生物体内都存在的碳是同一种物质。是的，碳在我们的地球上是无处不在的。它能以各种形态存在，并在海洋、大陆、与大气中不停地循环。构成了我们生存的基本条件之一—— 碳循环。
关键词：碳循环 二氧化碳 食物链 大气 海洋 陆地 生态环境
中图分类号：X14 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0132-01
地球在浩瀚的历史长河中，不断地有生物从中演化而出，同时，也有生物在消亡。灭亡的生物经过了微生物的作用，被分解为有机物，以另一种形式重新进入到了环境之中。而这就是碳元素在生物与环境之间的一种循环方式。在地球上，一切的生命形式都会根据其周围的空气、水、土壤和火这四个基本要素做出微妙的调整；即根据这些要素的组成，相互间的影响和相互间的转化进行一定的调整；事实上，这些调整也恰恰说明了在我们所追溯的几亿年的历史中，生物链从未间断过，相应的碳循环自然也不会中断。在了解碳循环在生态系统中作用形式时我们先要知道什么是生物圈，什么是生态系统。
自然界是生物与生物、生物与环境之间相互作用、相互依存所形成的统一体，这种统一体成为生态系统。
在生态系统中，由食物关系把多种生物连接起来，一种生物成为另一种生物之食；另一种生物又成为第三种生物之食……自然界中各种动物、植物和微生物之间由于摄食的关系（包括捕食和寄生）所形成的一种联系，被称为食物链。例如，在湖泊中，小鱼吃浮游生物，大鱼吃小鱼，鱼死后的尸体又被微生物分解成为无机物，重新供浮游生物利用，这就是水生生态系统的一个实例，也是水生生态系统的一种食物链。又如，草原上的青草—野兔—狼—尸体—无机物—青草，这是草原的食物链。食物链自然是不会只存在于草原中的，更不会是如此简单的链条。生态系统中许多食物链是彼此联系的，因为，各种生物之间的食物关系并不是一种直线关系，一种消费者往往不只吃一种食物，而同一种食物又可能被不同的消费者所食用，它们可以相互交错，形成一种食物网。通过候鸟的迁徙，还能形成洲食物网链。碳循环在地球环境中的作用大致可分为海、陆、空三个大的方面。
1 海洋中的碳循环
海洋中的碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球变化的关键控制环节。海洋作为一个巨大的碳库，具有吸收和贮存大气CO2的能力，影响着大气CO2的收支平衡，研究碳在海洋中的转移和归宿，对于预测未来大气中CO2含量乃至全球气候变化具有重要意义。首先举一个很小的例子来说，德国莱布尼茨海洋学研究所发表公报说，最新研究发现，海星等棘皮动物在海洋碳循环中起着重要作用，它们能够在形成外骨骼的过程中直接从海水中吸收碳。棘皮动物是生活在海底的无脊椎动物，分为海星纲、海胆纲、蛇尾纲、海参纲和海百合纲等5类，其身影遍布各大洋。根据最新的研究发现，棘皮动物会吸收海水中的碳，以无机盐的形式（例如碳酸钙）形成外骨骼。它们死亡后，体内大部分含碳物质会留在海底，从而减少了从海洋进入大气层的碳。通过这种途径，棘皮动物大约每年吸收1亿吨的碳。
根据检测海洋之中的碳含量远远地大于大气之中的，只要海洋之中很小的变化就会对大气中的二氧化碳浓度产生很大的影响。例如，储存在海洋中的碳只要释放2%，就能使大气中的二氧化碳含量增加一倍。由此可见海洋的威力。在地球上的水域被称之为水圈，它绝大部分都属于海洋。在地球上97%的水都在海里面。其中太平洋所占的海水面积可达所有海水的一半以上（51.6%），大西洋占23.6%，印度洋占21.2%，其他的所有海洋加起来只占3.6%。我们的海洋的平均深度为3.86km，太平洋平均要比大西洋和印度洋深大约300m。这颗行星60%的表面都是深度在1.6km以上的海洋。莫利普·鲍尔指出，我们这颗行星不该叫做地球，而该叫做水球。由此可见整个地球上的水资源是多么的丰富，根据这一条件我们便可以推断出，在整个水圈之中，必定是要存在着很多的生物种类的。根据一项估计，海洋里可能生活着多达3000万种动物，大多数尚未被发现。那么在如此广袤的海洋中，碳循环是如何作用的呢？很简单，只要有丰富的有机质物质来抚育食物链，碳循环就可以发生。就拿湖泊中的碳循环来说，进入湖泊的碳，部分被出湖河流带至其他区域，部分被储存在湖底，部分通过水-气界面与大气进行交换，对大气碳的含量造成影响，这种影响就是属于间接影响。在水中的碳有一部分会以有机物的形式表现出来。这些有机物在水体的碳循环中起着重要的作用。也就是食物链中的能量传递，将这种能量的传递推向各种水体都是可以适用的。再比如说海洋中：在看似平静的海面之下，却是另一个世界。一头刚刚沉到海底的死鲸，便会有多达390种海洋生物前来吞噬它的尸体。而这些吞噬者又会以另一种方式被其它的水中生物吞噬，直到最后转化为无生命的有机物质，成为在海洋中占有一定地位的珊瑚礁等物种的补品。
2 陆地与天空中的碳循环
20世纪以来，人类活动已在全球规模上影响到地球系统，如已经观测到的大气CO2浓度上升、植被破坏、土地退化、沙漠化、环境污染及生物多样性丧失等等．特别是人类活动产生的碳排放超出了地球系统自身的调节能力，大气CO2浓度激剧上升，并可能导致全球性气候变化，这种变化又会对生态系统的组成、结构和功能产生深刻的影响，70年代后期开始，全球碳循环研究即受到人类的普遍关注，特别是在几十年到几个世纪的时间尺度上，人类活动对全球碳循环的影响碳元素在大气与陆地上几乎是无处不在的。在大气中它一般是以CO2的形式存在。从我们每个人呼出一口气，就会带出一些CO2。除此外，人类的交通运输，工厂运行，社会生产等行为都会产生大量的CO2，而这些CO2如果不能妥善的处理，就会进入大气中，增加大气中的CO2浓度。这样，在陆地上面的植物就可以通过光合作用来吸收空气中的CO2，从而转化为自身的有机物。当植物长成后，又会重新投入到对食物链的应用中去。然而，现在的大气与陆地上的碳循环有些被破坏的趋势。根据IPCC在2007年第四次报告指出，从2007年到2100年，全球平均海拔在10m以下的城市都“有可能面临洪涝灾害”。原因自然是由人类导致的全球变暖的造成的。可见，碳循环对于人类，对于地球都是十分重要的，是需要我们共同维持，而不能破坏的。
虽然，我们对于碳循环的了解还并不是十分的完全，不过我们可以确定，如果破坏了碳循环，那么，我们的地球必将会陷入灾难。我们人类可能会食不果腹，甚至全人类的生命都将受到威胁。出于这些必要性，我们理应维护这与我们息息相关的碳循环，维持它的正常运作。
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